WO2021156001A1 - Spritzgusswerkzeug und verfahren zur herstellung von formteilen - Google Patents

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WO2021156001A1
WO2021156001A1 PCT/EP2021/025029 EP2021025029W WO2021156001A1 WO 2021156001 A1 WO2021156001 A1 WO 2021156001A1 EP 2021025029 W EP2021025029 W EP 2021025029W WO 2021156001 A1 WO2021156001 A1 WO 2021156001A1
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die
edge
punch
slide
planar structure
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PCT/EP2021/025029
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Richard LEBER
Alex HAGENBUCH
Martin SCHÖNAUER
Roman Hürlimann
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Georg Kaufmann Formenbau Ag
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Publication date
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    • B29C2045/14188—Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor incorporating preformed parts or layers, e.g. injection moulding around inserts or for coating articles the inserts being deformed or preformed, e.g. by the injection pressure trimming the article in the mould

Definitions

  • the invention relates to a device for producing a composite molded part according to the preamble of claim 1, as well as a method for its production according to the preamble of claim 10.
  • these components can be connected with a material fit or at least a form fit during the molding process. This procedure is particularly used where, for example, materials that have to meet technical requirements for lightness and / or stability should also be provided with a more appealing look and / or feel.
  • foils, decors and / or textiles with the desired optical and / or haptic properties are typically either preformed or placed in a mold in a still elastic / flexible state and backfilled with the appropriate carrier material.
  • this film In order to ensure that the entire surface to be covered with the film is also covered by this, this film usually has an overhang protruding beyond the edge of the molded part, which must be separated off in a separate process step. This can either be done manually with great effort, where rejects can occur if the structure of the composite molding is damaged in the process.
  • Corresponding automated devices for removing the protruding edge are expensive and complex to maintain and maintain and therefore increase the operating costs significantly.
  • An exemplary variant provides compression molding, in which a flexible film is inserted and then a surface structure located on the die is stamped onto the film.
  • a method is disclosed in DE 199 16023 A1, for example.
  • an attempt is also made to adapt the expansion of the film to the desired shape of the composite molding by means of cutting surfaces. It is similar with the injection molding device and the corresponding method according to DE 102010016350 A1.
  • the back-injected film is sheared off and the film is separated at the transition from the front to the rear of the molded part.
  • the device according to DE 25 48 318 A1 has a hold-down device separate from the molds for the film to be coated, which also determines the outer circumference of the film coated end product.
  • a pinch-off edge on this hold-down device the film is separated at the edge area, i.e. again at the transition between the side of the film and the side of the applied material.
  • cuts or squeeze-off or shear-off edges are unsightly at the edges of the composite molding and may require further processing.
  • the folding can also be produced in such a way that the protruding edge of the mold core is bent over in the direction of the die during the closing of the tool, so that protruding decorative film is folded over directly in the tool and is attached.
  • This makes it possible to fold, for example, at angles of 90 ° and 180 ° directly in the injection molding tool and still not have to carry out any post-processing steps on the resulting components when inserting inserts.
  • EP 3 305 497 A1 is a device for producing a composite molded part, consisting of a carrier structure and a two-dimensional decorative structure with a fold.
  • This comprises at least two form elements, a die and a punch, to accommodate the decorative structure, and they can be changed from an open to a closed state be convicted.
  • the molded elements In the closed state, the molded elements define a cavity which corresponds to the shape of the composite molded part to be produced.
  • a cutting edge is formed on one of the formula elements, with which an excess of the composite molded part and / or the decorative structure can be separated when moving from the closed to the open state.
  • a folding edge is designed on a second shaped element in such a way that it partially delimits the cavity towards the end face.
  • the device according to the invention comprises, in a known manner, a die for receiving a planar structure, preferably a decorative structure, in an unconnected state, a punch and a die slide.
  • a die for receiving a planar structure, preferably a decorative structure, in an unconnected state, a punch and a die slide.
  • These mold elements are arranged so as to be movable relative to one another that, in a closed state, they jointly define a cavity which essentially corresponds to the shape of the composite mold part to be produced.
  • At least one and / or at least one area of one of the components of the die slide, stamp or die creates a folding arrangement with a first curved area defining the folding and with a therefrom spaced a second, the bent edge of the decorative structure fixing and / or squeezing or completely severing area is formed.
  • This also enables folds of more than 90 ° to be produced in a simple manner, the planar structure, for example a decorative film, a textile or the like, being specifically folded in the injection molding tool into a precisely predefined fold geometry. This can be provided over the entire edge of the component, or only cut in certain areas, in which case the tool elements are only performed as described in these areas.
  • Edges within the meaning of the invention can also be present along openings in the inner area of the component, for example in the case of cladding of B-pillars in motor vehicles at the openings for the belt adjustment slider or in the case of side panels on the openings for speakers or the like.
  • the insert is thus formed directly in the tool and does not have to be formed in advance in a separate work step.
  • the component is bent over and trimmed in high quality, with the decoration flowing firmly with the plastic melt and subsequent detachment due to environmental influences can be ruled out.
  • a separate folding system and trimming system, alternatively manual trimming, can be avoided.
  • At least one of the components of the die slide, punch or die preferably has a cutting edge which, in the closed state, bridges a distance between an opposing component by at least 80%.
  • a continuous cutting edge individual pins could also be provided in order to perforate the material of the planar structure. This causes a weakening of the mate rials of the decorative structure in order to be able to separate them easily and with little effort.
  • This cutting edge is preferably formed on the slide. The cutting edge is bridged in order to allow the protruding edge strip of the decorative structure to be detached as easily as possible, preferably at least 90%, particularly preferably at least 95%, up to almost contacting the opposite surface of the opposite component.
  • the invention is characterized in that the die and die slide together form the first region of the cavity defining the fold in the closed state and the cutting edge is formed on an edge of the die slide facing the die.
  • the cutting edge is preferably arranged on a stepped edge of the slide.
  • Another embodiment of the device according to the invention is characterized in that the punch has an element movable in a direction parallel to the slide in its area facing the die slide.
  • the edge area of the planar structure between these two parallel movable components, the die slide and a parallel movable lead can be fixed and bent in a targeted manner to a predefined extent in the course of the closing of the molding tool.
  • Another embodiment of a device according to the invention provides that the die has at least one suction opening leading out of the cavity, which can be connected to a device for air suction.
  • the two-dimensional structure is thus sucked into the fold area on the one hand and lies in its curved section to produce a precisely defined fold, and on the other hand the structure is also fixed in the die.
  • the stamp has at least one compressed air supply leading into the cavity and connectable to a compressed air source.
  • This constructive embodiment presses the two-dimensional structure against the die, in particular in the area of the edge with the fold, which can thus also be produced in a very targeted manner.
  • a seal can be placed on the side cheek of the punch immediately following the contact point with the die slide on the outside of the cavity to be appropriate.
  • the stamp has in its area facing the die slide an element which is movable in a direction parallel to the die and which has an edge or an edge protruding into the folding area has corresponding rake or comb, which can at most be extended in the direction of the curved area.
  • the decorative film or any other planar structure is mechanically pressed into the folding area when the molding tool is closed, in order to obtain the precisely defined folding geometry and folding width, as is the case with all other variants.
  • the structure can also be applied to the surface of the die by a heating arrangement for the planar structure, which softens and applies to the contour, even in the folding area, solely through the weight of the Decorative film leads. All other types of defined production of the fold by actively fixing and carrying along the folded edge area when the molding tool is closed can also be supported by softening the heated decorative film.
  • at least one heating arrangement is preferably provided, which can preferably be arranged externally or on at least one of the components of the die, slide or punch.
  • a method for producing a composite molding with a planar structure, preferably a decorative structure, encompassing at least part of the surface of the composite molding, and an at least partially injection-molded support structure comprises the steps: a) providing a device with at least one punch, a die and a slide in an open position; bl) inserting a still unconnected planar structure into the device, so that the planar structure corresponds to at least part of a contour of the composite shape to be achieved; b2) optionally using a planar structure partially preformed with a fold; cl) transferring the device into a closed position and producing a cavity in the interior of the device which essentially determines the shape of the composite molding to be produced; d) introducing an uncured support structure into the cavity; e) severing a strip of the planar structure projecting beyond the edge of the fold on the rear side of the composite molding; f) curing and then g) demolding the composite molding; wherein steps d) to f) can be carried out in different orders
  • such a method is characterized according to the invention in that the flat structure is fixed in the area of the outer edge of the umb before and / or during the introduction of the uncured carrier structure in step d).
  • step cl of transferring the device into a closed position and during production of the shape of the to be produced
  • Composite molded part essentially determining cavity inside the device, the outer edge of the fold is fixed between two parallel moving components and is carried along with their closing movement.
  • planar structure in particular the edge area with the fold, by applying a vacuum to or in the die or the curved area between the die and Die pusher is sucked in.
  • planar structure in particular the edge area with the fold, is pressed onto or into the die or the curved area between the die and the die slide by applying an excess pressure.
  • the distance between the components is preferably sealed at least during the application of the vacuum and / or the overpressure.
  • the planar structure is pressed into the curved area of the die and / or die slide by means of at least one mechanical element.
  • the planar structure can be heated before and / or at least during the folding over.
  • La is a view of a composite molding as it can be produced with a device according to the invention.
  • FIG. 1b shows a section through the composite molding of FIG. 1a along the line b-b;
  • FIG. 2 shows a schematic representation of a first embodiment of a device according to the invention in the closed position
  • FIG. 3 shows the device from FIG. 2 in the completely open starting position
  • FIG. 4 shows the device of FIG. 2 in the completely open starting position, but with a decorative film inserted as an example of a two-dimensional structure
  • FIG. 5 shows the device of FIG. 2 in the course of the closing process, in a partially closed state
  • FIG. 6 shows the device of FIG. 2 in the course of the closing process, in an almost closed state
  • FIG. 7 shows the device of FIG. 2 in a completely closed state, in which all elements of the molding tool are in contact with one another;
  • FIG. 8 shows a schematic representation of a second embodiment of a device according to the invention in the fully open starting position
  • FIG. 9 shows the device of FIG. 8 in the completely open starting position, but with a decorative film inserted
  • FIG. 10 shows the device of FIG. 8 in the course of the closing process, in a partially closed state
  • FIG. 11 shows the device of FIG. 8 in the course of the closing process, in an almost closed state
  • FIG. 12 shows the device from FIG. 8 in a completely closed state, in which all elements of the molding tool are in contact with one another;
  • FIG. 13 shows a schematic representation of a third embodiment of a device according to the invention in the fully open starting position, with an inserted decorative film; 14 shows the device of FIG. 13 in a further open state, at the beginning of the blowing in of compressed air;
  • FIG. 15 shows the device of FIG. 13 in the course of the closing process, in a partially closed state
  • FIG. 16 shows the device from FIG. 13 in an almost completely closed state
  • FIG. 17 shows the device from FIG. 13 in a completely closed state
  • FIG. 18 shows a schematic representation of a fourth embodiment of a device according to the invention in the fully open starting position
  • FIG. 19 shows the device of FIG. 18 in the completely open starting position, but with the decorative film inserted
  • FIG. 20 shows the device of FIG. 18 in the course of the closing process, in a partially closed state
  • FIG. 21 shows the device from FIG. 18 in a completely closed state
  • FIG. 22 shows the device of FIG. 18 in the course of the demolding process, with extended ram slider
  • FIG. 23 shows a schematic representation of a fifth embodiment of a device according to the invention in the fully open starting position
  • FIG. 24 shows the device of FIG. 24 in the completely open starting position, but with the decorative film inserted
  • FIG. 25 shows the device from FIG. 24, during the heating of the inserted decorative film, in a partially closed state
  • FIG. 26 shows the device of FIG. 24, still in the open state, during the application of a vacuum and deformation of the inserted decorative film; and
  • FIG. 27 shows the device of FIG. 24 in the closed state, in which all elements of the molding tool are in contact with one another.
  • the exemplary embodiments show possible design variants, whereby it should be noted at this point that the invention is not limited to the specifically shown design variants dersel ben, but rather various combinations of the individual design variants with one another are possible and this possible variation is based on the teaching on technical action The present invention is within the ability of a person skilled in the art who is active in this technical field.
  • the invention is applied in particular to the production of back-injected composite molded parts 1, in which a flat structure 2, in particular a flat decorative structure such as a decorative film or a decorative fabric, spans at least part of the surface of the composite molded part 1.
  • the structure 2 is back-molded with an initially liquid, then hardening carrier structure 3.
  • the planar structure 2 has a fold 2a on the edge of the molded part 1, which extends up to the edge of the composite molded part 1, but also around the edge, even up to the rear side, which is not covered with a planar structure 2, can extend.
  • Such composite molded parts are particularly preferably used as cladding elements in the interior of vehicles.
  • the device shown schematically in a first embodiment in FIG. 2 for the manufacture of such composite molded parts comprises several molded elements which are conventionally arranged to be movable against one another by means of controllable drives, in particular a die 4 for receiving the two-dimensional decorative structure 2 (see FIG. 4) in an unconnected way which state, a punch 5 and a die pusher 6.
  • the drives 7 shown here as a fluidic working cylinder the punch 5, the die 4 and the die pusher 6 are arranged so that they can be moved relative to one another in a closed state Define cavity A, which corresponds to the shape of the composite molding 1 to be produced substantially.
  • This first embodiment of a device according to the invention furthermore has an advance 8 which, on a side cheek of the punch 5, faces the die pusher 6 is arranged, preferably at least partially receivable in a recess of the punch 5.
  • the die pusher 6 is in turn provided with a projection 9 which protrudes towards the punch 5, preferably in the area of the upper edge of the advance 8.
  • a cutting edge 10 is formed which, in the closed state of the mold elements 4, 5, 6, 8, the distance between the projection 9 of the die slide 6 and the punch 5, here preferably the lead 8 at least 80% bridged.
  • the cutting edge 10 can also be designed in such a way that it bridges at least 90%, particularly preferably at least 95% of the distance for a simple detachment of the protruding edge strip 11 of the decorative structure 2, which is partly associated with low stress on the surrounding area of the composite mold.
  • the cutting edge 10 can also lie completely on the opposite component when the device is in the closed state and thus completely cut through the material of the planar structure 2.
  • the die pusher 6 and the lead 8 can be moved independently of one another via their drives in a parallel direction, in particular can be moved towards one another in such a way that a transition between the edge strip 11 and the area of the planar structure 2, which is to remain on the composite molding 1, is between these two parallel movable components 6, 8 can be gripped, fixed and in the course of the closing of the mold can be bent over in a targeted manner to any desired extent.
  • a curved section 12 is formed on the die 4 and a curved section 13 is also formed on the die slide 6, which sections 12, 13 lie directly opposite one another in the closed state of the device and together form a first curved section defining the fold 2a of the planar structure 2 Shape area.
  • the cutting edge 10 of the die pusher 6 and the opposite surface of the lead 8 is spaced by the desired width of the fold 2a on the rear side of the composite molding 1. stands in relation to the sections 12, 13 and forms a second area in which the area which first fixes the folded edge of the decorative structure 2 and then squeezes it off or completely separates it is formed.
  • the device is brought into the completely open position shown in FIG. 3.
  • the die pusher 6 has also moved all the way out and the lead 8 is completely extended from the punch 5.
  • a still unconnected planar structure 2 is - as shown in Fig. 4 - inserted into the matrix 4 of the device so that it corresponds to at least part of a contour of the composite molding to be achieved, but protrudes with an edge strip 11 over its edge. At most, the planar structure 2 can already be provided with a partial fold.
  • the device is then transferred into a closed position in order to finally form a cavity A between the molded elements 4, 5, 6, 8 that essentially defines the shape of the composite molded part 1 to be produced.
  • An inter mediate position in this sequence of movements is shown in Fig. 5, with already approximated die 4 and punch 5, while the die pusher 6 is moved only to a small extent towards the still fully extended lead 8 out.
  • the die pusher 6 is moved further towards the punch 5 and thus finally the projection 9 of the die pusher 6, in particular its cutting edge 10, comes into contact - or, as explained above, almost in contact - with the extended front liner 8 causes the material of the planar structure 2 to be gripped or clamped between the projection 9 and the lead 8 (see FIG. 6) and during the continued transfer of the device into the closed position, the outer edge of the order bugs 2a of the planar Structure 2 is fixed between the components, which are now moving in parallel, matrix slide 6 and lead 8 and is carried along with their closing movement.
  • the still liquid support structure 3 is introduced into the cavity A. Then, simultaneously or in any order, the strip 11 of the planar structure 2 protruding beyond the outer edge of the fold 2a is severed on the back of the composite molding 1 and curing. Finally, the device is opened again in order to remove the finished composite molded part 1 from the mold. As indicated, some process steps can be carried out simultaneously and / or in different order.
  • FIG. 8 Another embodiment of a device according to the invention is shown in Fig. 8 in geöff netem state. Has at least one of the side of the suction opening 14 out of cavity A, which can be connected to a device for air suction (not shown).
  • the side cheek of the punch 5 facing the die pusher 6 is provided with a seal 15.
  • planar structure 2 is inserted into the opened device as shown in FIG. 9 represents.
  • the die pusher 6 has also moved all the way outward from the punch 5.
  • An edge strip 11 of the planar structure 2 protrudes over the area of the cavity A and extends over the projection 9 of the matrix slide.
  • the device is then transferred into a closed position, whereby the suction of the air between the planar structure 2 and the die 4 through the suction opening 14 can already begin.
  • An intermediate position in this sequence of movements is shown in FIG. 10, with the die 4 and punch 5 already brought close to one another, while the die slide 6 has only moved towards the punch 5 to a small extent.
  • the die pusher 6 is moved further towards the punch 5 and thus finally, as shown in FIG with the seal 15.
  • the material of the planar structure 2 is gripped or clamped at the transition between the fold 2a and the edge strip 11 to be separated between the projection 9 and the punch 5.
  • the effect of the applied vacuum is also better brought to bear.
  • the material of the planar structure 2 is sucked into the curved area 12, 13 between the die 4 and die slide 6 and lies with the outer edge on the front of the composite molding as also with the fold 2a to these form elements 4, 6, the edge area immediately adjacent to the fold 2a continues to be fixed between the die slide 6 and the punch, in particular between the projection 9 of the die slide 6 and the seal 15 on the punch 5 and is shaped according to the movement of the die pusher 6. This position is shown in FIG.
  • FIGS. 11 and 12 An exemplary position for a suction opening 14 is shown in FIGS. 11 and 12 at a position in the die 4 which is very far away from the curved sections 12, 13 and the edge of the cavity A.
  • the suction opening 14 is advantageously close to the most strongly curved areas, although it must be ensured that no material of the support structure 3 can clog the suction opening 14.
  • FIG. 1 Another possibility for the active shaping of the planar structure 2 in the device in the area of the fold 2a at the edge of the composite molding 1 is also to apply the edge area by means of compressed air against the arrangement of the curved sections 12, 13 provided for forming the fold 2a To press die 4 and die pusher 6.
  • Compressed air source (not shown) has connectable compressed air supply 16.
  • the cross-section of the compressed air supplies 16 and the suction openings 14 can be shaped as required. Round openings are possible, but also openings in the form of elongated holes, which can be straight or curved several times, ring-shaped openings, etc.
  • a seal 17 can again be arranged on the side cheek of the punch 5. With respect to the fold 2a, and the contact area of the projection 9 of the die slide 6 with the punch 5, the seal 17 is arranged immediately afterwards and outside on the side cheek of the punch 5 to.
  • a clamping arrangement 18 for the protruding edge 11 of the planar structure 2 is advantageously provided on the outside between the die slide 6 and the punch 5.
  • the device After inserting the planar structure 2 into the open device of FIG. 13, the device is closed until the die slide 6, in spite of its open position, rests against the seal 17 with its projection 9 away from the die 5, ie die 4 and die 5 become approached each other. Compressed air is then blown in through the compressed air supply 16, the planar structure 2 is inflated and rests against the die 4, in particular also in the curved edge area 12, which takes up part of the fold 2a (see FIG. 14).
  • the shaping of the curved section of the fold 2a at the edge of the planar structure 2 can also be effected by a further embodiment of the device according to the invention.
  • This device shown in the open state in FIG. 18, has a punch slide 19 on the side cheek of the punch 5. As shown in FIG. 21 in connection with the removal from the mold, this punch slide 19 cannot be moved parallel to the die slide 6, but in at least one direction transverse to the direction of movement of the die slide 6.
  • the punch slide 19 is provided on its upper edge, which comes to lie in the area of the fold 2a of the planar structure, with an edge 20 protruding into the fold area.
  • an edge 20 protruding into the fold area.
  • the device After inserting the planar structure 2 in the die 4 in the completely open form elements 4, 5, 6 (Fig. 19), the device is partially closed once, with the approach of die 4 and punch 5, the edge 20 or similarly acting elements hold the edge area of the planar structure in the area of the curved section 12 of the die 4.
  • the edge of the planar structure 2 is carried along on the projection 9 or a cutting edge 10 formed there, and the edge area of the planar structure 2 is thus formed into a fold 2a.
  • the edge 20 protrudes into the curved area defining the fold 2 a, which is formed by the curved sections 12, 13 on the die 4 and die slide 6. This position is shown in Fig. 21, the edge area 11 on the outside of the fold 2a then between the Cutting edge 10 of the die slide 6 and the surface of the punch slide 19 is squeezed or severed.
  • the punch slide 19 When demolding, as shown in FIG. 22, the punch slide 19 is preferably moved along a direction which is inclined with respect to the direction of movement of the die 4 and punch 5 away from the punch 5 in the direction of the die 4. This has the effect that the edge 20 is moved inwards out of the area within the fold 2b and does not hinder the demolding process.
  • FIG. 1 Another embodiment provides for the active formation of the fold 2a by means of thermoforming of the planar structure.
  • the device for this again provided for the start of a cycle of the production process, is shown in FIG.
  • the form elements 4, 5 are fully open, while the die slide 6 is closed in the direction of the die 4, however.
  • a heating element 22 is introduced into the tool, between die 4 and punch 5, for example via an automation system, a robot arm or manually. If need be, a heating element 22 can also be built into the punch 5; if necessary, heating elements 22 can alternatively or cumulatively be present in each of the shaped elements 4, 5, 6.
  • a clamping frame 23 is advantageously also introduced into the tool or is an integral part thereof, which presses the decorative film 2 against the seal 21. Even while the or each heating element 22 is activated, the die slide 6, on the seal 21 of which the flat structure 2 rests with its edge region, still remains closed. Due to the heat of the heating element 22, the material is finally softened, which leads to the application of the contour of the die 4, especially in the curved folding area of the sections 12, 13. Also all other types of defined production of the folding 2a by active fixing and Carrying along the bent edge area when closing the formula elements - as explained by way of example in the preceding paragraphs in connection with the other exemplary embodiments of the invention - can be supported by softening the planar structure 2. In general, all of the process variants mentioned can also be used in Any combinations can be used, it being possible for the devices to be equipped with combinations of the folding arrangements described.
  • a suction opening 14 in the die 4 is shown by way of example in FIGS. 23 to 27, where the deformation of the structure 2, in particular in the actual folding area, is supported by applying a negative pressure by inserting the edge area of the planar structure into the curved section 12, 13 is sucked in and rests against the wall of the die 4 and the die slide 6.
  • the mold elements 4, 5, 6 are closed, the die slide 6, if necessary, being able to be easily opened again, and the device is brought into the position of FIG.
  • the edge area 11 of the planar structure 2 is then separated in any order by squeezing or cutting off with the cutter 10 on the punch 5 or completely through the cutter and the carrier structure 3 in the uncured state is inserted into the cavity between the molded elements 4, 5, 6 brought in.
  • the edge area for the formation of the fold 2a is fixed by the friction on the seal 21 during the closing process and actively leads along with the formation of the fold during the closing movement of the die slide 6.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung eines Verbundformteils (1) aus einer flächenhaften Struktur (2) und einer Träger Struktur (3), umfassend eine Matrize (4), einen Stempel (5) und einen Matrizenschieber (6), die relativ zueinander bewegbar angeordnet sind und in geschlossenem Zustand einen Hohlraum (A) definieren, welcher der Form des herzustellenden Verbundformteils (1) entspricht. Durch zumindest einen und/oder an mindestens einem der Bauteile ist eine Um-bug-Anordnung mit einem den Rand der Dekorstruktur fixierenden und/oder abquetschenden bzw. gänzlich durchtrennenden Bereich (8, 9, 10, 15, 17, 20, 21) ausgebildet. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung eines Verbundformteils (1), umfassend: Bereitstellen einer Vorrichtung, Einlegen einer flächenhaften Struktur (2), Überführen der Vorrichtung in eine Geschlossen-Position und Herstellung eines Hohlraums (A), Einführen einer ungehärteten Trägerstruktur (3), Abtrennen eines über den Rand des Umbugs hinausragenden Streifens (11) der Struktur (2), Aushärten und Entformen des Verbundformteils (1). Vor und/oder während des Einführens der ungehärteten Trägerstruktur (3) wird die flächenhafte Struktur (2) im Bereich des äusseren Randes des Umbugs (2a) fixiert.

Description

Spritzgusswerkzeug und Verfahren zur Herstellung von Formteilen
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung eines Verbundformteils gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1, sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung gemäss dem Ober begriff des Anspruchs 10.
Bei der Herstellung von Formteilen aus Teilkomponenten mit unterschiedlichen physikali schen Eigenschaften können diese Komponenten während des Formungsverfahrens stoff schlüssig oder mindestens formschlüssig verbunden werden. Diese Vorgangsweise findet be sonders dort Anwendung, wo zum Beispiel Materialien, welche technische Erfordernisse an Leichtigkeit und/oder Stabilität erfüllen müssen, zusätzlich mit einer ansprechenderen Optik und/oder Haptik versehen werden sollen.
Dazu werden typischerweise Folien, Dekore und/oder Textilien mit den gewünschten opti schen und/oder haptischen Eigenschaften entweder vorgeformt oder in einem noch elasti schen/flexiblen Zustand in eine Form gegeben und mit dem entsprechenden Trägermaterial hinterfüllt. Um sicherzustellen, dass die gesamte mit der Folie zu überziehende Fläche auch von dieser bedeckt wird, hat diese Folie in der Regel einen den Rand des Formteils überragen den Überhang, welcher in einem eigenen Verfahrens schritt abgetrennt werden muss. Dies kann entweder mit hohem Aufwand manuell durchgeführt werden, wo es zu Ausschussware kommen kann, wenn dabei die Struktur des Verbundformteils beschädigt wird. Entsprechende automatisierte Vorrichtungen zur Entfernung des überstehenden Randes sind hingegen teuer und aufwändig in der Wartung und im Unterhalt und erhöhen daher die Betriebskosten we sentlich.
Eine beispielhafte Variante sieht ein Formpressen vor, bei dem eine flexible Folie eingelegt und anschließend eine auf der Matrize befindliche Oberflächenstruktur auf die Folie aufge prägt wird. Ein solches Verfahren ist zum Beispiel in der DE 199 16023 Al offenbart. Hier wird auch gleich versucht mittels Schneidflächen die Ausdehnungen der Folie an die ge wünschte Form des Verbundformteils anzupassen. Ähnlich ist es bei der Spritzpräge- Vorrich tung und dem entsprechenden Verfahren gemäss der DE 102010016350 Al. Auch hier wird im Zuge des Schliessens der Formwerkzeuge die hinterspritzte Folie abgeschert und derart die Folie am Übergang von der Vorderseite auf die Rückseite des Formteils abgetrennt.
Die Vorrichtung gemäss der DE 25 48 318 Al weist einen von den Formwerkzeugen separa ten Niederhalter für die zu beschichtende Folie auf, der auch den äusseren Umfang des End produktes beschichtete Folie bestimmt. Mittels einer Abquetschkante an diesem Niederhalter wird die Folie am Randbereich, d.h. ebenfalls wieder am Übergang zwischen der Seite der Fo lie und der Seite des aufgebrachten Materials abgetrennt. Solche Schnitte bzw. Abquetschrän der oder Abscherränder sind allerdings an den Kanten des Verbundformteils unansehnlich und benötigen unter Umständen eine weitere Bearbeitung.
Eine Möglichkeit, wie bei Verbundformteilen eine ansehnliche Kante herstellbar ist, wird in der DE 34 343 66 Al gezeigt. Die Folie weist am Rand des Formteils einen Umbug auf und wird entlang einer abgewinkelten Quetschkante geführt. Somit entsteht eine Sollbruchstelle, an welcher der Überschuss der Folie einfach abgerissen werden kann. Zwar wird dadurch das Herstellungsverfahren vereinfacht, es kann aber das manuell durchzuführende Abreißen zu einer Beschädigung des Verbundformteils und insbesondere der dekorativen Folie führen. Üb licherweise wird die flächenhafte Struktur, meist eine Dekorfolie, mit dem Material der Trä gerstruktur hinterspritzt, dann teilweise im Werkzeug, teilweise auch nachträglich beschnitten und anschliessend in einer separaten Umbuganlage umgebugt.
Die Herstellung des Umbugs kann aber auch wie in der EP 2 554 352 B 1 offenbart derart er folgen, dass während des Schließens des Werkzeugs die überstehende Kante von dem Form kern in Richtung der Matrize umgebogen wird, so dass überstehende Dekorfolie direkt im Werkzeug umgebugt und befestigt wird. Damit ist es möglich, Umbüge beispielsweise in den Winkel von 90° und 180° direkt im Spritzgusswerkzeug durchzuführen und dennoch beim Hinterspritzen von Einlegern keine Nachbearbeitungsschritte an den resultierenden Bauteilen durchzuführen zu müssen.
Bekannt ist weiters aus der EP 3 305 497 Al eine Vorrichtung zur Herstellung eines Ver bundformteils, bestehend aus einer Träger Struktur und eine flächenhaften Dekorstruktur mit einem Umbug. Diese umfasst mindestens zwei Formelemente, Matrize und Stempel, zur Auf nahme der Dekorstruktur, und sie können von einem offenen in einen geschlossenen Zustand überführt werden. Im geschlossenen Zustand definieren die Formelemente einen Hohlraum, welcher der Form des herzustellenden Verbundformteils entspricht. An einem der Formele mente ist eine Schneidkante ausgebildet, mit welcher bei Überführen vom geschlossenen in den offenen Zustand ein Überschuss des Verbundformteils und/oder der Dekorstruktur ab trennbar ist. Eine Umbugkante ist an einem zweiten Formelement so ausgestaltet, dass sie den Hohlraum teilweise zur Stirnseite begrenzt.
Es besteht somit ein Bedarf nach einer Vorrichtung und einem entsprechenden Verfahren, mit welchem man Verbundformteile mit flächenhaften Dekorstrukturen möglichst einfach und in einem Schritt entformen und dabei gleichzeitig vom Überschussmaterial der Dekor Struktur befreien kann.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung die Nachteile der bekannten Vorrichtung so wie des bekannten Verfahrens zu beheben und insbesondere eine Vorrichtung und ein Verfah ren bereit zu stellen, mit welchem sich ein Verbundformteil mit umgebugter flächenhafter Struktur effizient und mit hoher Qualität hersteilen lässt.
Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung und ein Verfahren gemäß den Ansprüchen gelöst.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst in bekannter Weise eine Matrize zur Aufnahme einer flächenhaften Struktur, vorzugsweise einer Dekorstruktur, in einem unverbundenen Zu stand, einen Stempel und einen Matrizenschieber. Diese Formelemente sind derart relativ zu einander bewegbar angeordnet, dass sie in einem geschlossenen Zustand gemeinsam einen Hohlraum definieren, welcher im Wesentlichen der Form des herzustellenden Verbundform teils entspricht.
Zur Lösung der Aufgabe der Erfindung ist diese dadurch gekennzeichnet, dass durch zumin dest einen und/oder an mindestens einem Bereich eines der Bauteile Matrizenschieber, Stem pel bzw. Matrize eine Umbug-Anordnung mit einem ersten, den Umbug definierenden ge krümmten Bereich und mit einem davon beabstandeten zweiten, den umgebugten Rand der Dekorstruktur fixierenden und/oder abquetschenden bzw. gänzlich durchtrennenden Bereich ausgebildet ist. Damit können in einfacher Weise auch Umbuge von mehr als 90° hergestellt werden, wobei die flächenhafte Struktur, beispielsweise eine Dekorfolie, eine Textilie oder dergleichen, im Spritzgusswerkzeug gezielt in eine genau vordefinierte Umbuggeometrie gefaltet wird. Dies kann über den gesamten Rand des Bauteils vorgesehen sein, oder auch nur in bestimmten Ab schnitten, wobei dann die Werkzeugelemente nur in diesen Bereichen wie beschrieben ausge führt sind. Ränder im Sinn der Erfindung können auch entlang von Öffnungen im Innenbe reich des Bauteils vorliegen, beispielsweise bei Verkleidungen von B-Säulen in Kraftfahrzeu gen bei den Öffnungen für die Gurtenverstellschieber oder bei Seitenverkleidungen an den Öffnungen für Lautsprecher od. dgl.
Der Einleger wird also direkt im Werkzeug umgeformt und muss nicht bereits in einem sepa raten Arbeits schritt vorab umgeformt werden. Nach dem Hinterspritzen und Entformen ist das Bauteil in hoher Qualität fertig umgebugt und beschnitten, wobei das Dekor fest mit der Kunststoffschmelze verflossen ist und ein nachträgliches Ablösen durch Umwelteinflüsse ausgeschlossen werden kann. Eine separate Umbuganlage und Beschneideanlage, alternativ der manuelle Beschnitt, können vermieden werden.
Bevorzugt weist dabei im zweiten Bereich mindestens einer der Bauteile Matrizenschieber, Stempel oder Matrize eine Schneide auf, welche im geschlossenen Zustand einen Abstand zwischen einem gegenüberliegenden Bauteil zu mindestens 80 % überbrückt. Anstelle einer durchgehenden Schneide könnten auch einzelne Stifte vorgesehen sein, um eine Perforierung des Materials der flächenhaften Struktur zu erzielen. Damit wird eine Schwächung des Mate rials der Dekorstruktur herbeigeführt, um diese einfach und mit geringem Aufwand abtrennen zu können. Vorzugsweise ist diese Schneide am Schieber ausgebildet. Die Schneide über brückt, um eine möglichst einfache Ablösung des überstehenden Randstreifens der De- korstruktur zu gestatten, bevorzugt mindestens 90 %, besonders bevorzugt mindestens 95 % bis nahezu zur Kontaktierung der gegenüberliegenden Fläche des gegenüberliegenden Bau teils.
Gemäss einer weiteren Ausführungsform ist die Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass Mat rize und Matrizenschieber im geschlossenen Zustand zusammen den ersten, den Umbug defi nierenden Bereich des Hohlraums bilden und auf einem dem Stempel zugewandten Rand des Matrizenschiebers die Schneide ausgebildet ist. Durch diese konstruktive Anordnung ist es möglich, gleichzeitig mit oder unmittelbar nach dem Schliessen des Formwerkzeuges auch gleich den überstehenden Rand der Dekorstruktur abzutrennen oder zumindest dafür vorzube reiten. Bevorzugt ist dazu die Schneide an einem abgesetzten Rand des Schiebers angeordnet.
Eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung ist dadurch gekennzeich net, dass der Stempel in seinem dem Matrizenschieber zugewandten Bereich ein in paralleler Richtung zum Schieber bewegliches Element aufweist. Damit kann der Randbereich der flä chenhaften Struktur zwischen diesen beiden parallel bewegbaren Bauteilen, dem Matrizen schieber und einem parallel beweglichen Voreiler, fixiert und im Zuge des Schliessens des Formwerkzeuges gezielt in einem vordefinierten Mass umgebugt werden.
Eine weitere Ausführungsform einer Vorrichtung gemäss der Erfindung sieht vor, dass die Matrize zumindest eine aus dem Hohlraum herausführende Absaugöffnung aufweist, die an eine Vorrichtung zur Luftabsaugung anschliessbar ist. Die flächenhafte Struktur wird damit einerseits in den Umbugbereich gesaugt und legt sich zur Herstellung eines genau definierten Umbugs in dessen gekrümmten Abschnitt, und andererseits wird dadurch auch die Struktur in der Matrize fixiert.
Andererseits ist es gemäss der vorliegenden Erfindung auch möglich, dass der Stempel zu mindest eine in den Hohlraum führende und an eine Druckluftquelle anschliessbare Druck luftzuführung aufweist. Diese konstruktive Ausführungsform drückt die flächenhafte Struktur an die Matrize an, insbesondere im Bereich des Randes mit dem Umbug, der damit auch sehr gezielt hergestellt werden kann.
Um die Wirkung sowohl des angelegten Vakuums als auch der eingeblasenen Druckluft noch besser zur Geltung zu bringen, kann gemäss einer bevorzugten Weiterbildung der oben ge nannten Vorrichtung an der Seitenwange des Stempels unmittelbar anschliessend an die Kon taktstelle mit dem Matrizenschieber an der Aussenseite des Hohlraums eine Dichtung ange bracht sein.
Gemäss einer weiteren erfindungsgemässen Ausführungsform der Erfindung weist der Stem pel in seinem dem Matrizenschieber zugewandten Bereich ein in paralleler Richtung zur Mat rize bewegliches Element auf, welches eine in den Umbugbereich ragende Kante oder einen entsprechenden Rechen oder Kamm aufweist, welche allenfalls in Richtung des gekrümmten Bereiches ausfahrbar sind. Bei dieser Variante wird die Dekorfolie oder jede andere flächen hafte Struktur bei Schliessen des Formwerkzeuges mechanisch in den Umbugbereich hinein gedrückt, um wie auch bei allen anderen Varianten die genau definierte Umbuggeometrie und Umbugbreite zu erhalten.
Unterstützend, oder bei geeigneter Eigenschaft der flächenhaften Dekorstruktur, kann ein An legen der Struktur an die Oberfläche der Matrize auch durch eine Heizanordnung für die flä chenhafte Struktur erreicht werden, die zu einer Erweichung und Anlegen an die Kontur auch im Umbugbereich allein durch das Gewicht der Dekorfolie führt. Auch alle anderen Arten von definierter Herstellung des Umbugs durch aktives Fixieren und Mitführen des umgebug- ten Randbereiches beim Schliessen des Formwerkzeuges können durch Erweichen der er wärmten Dekorfolie unterstützt werden. Vorzugsweise ist dazu zumindest eine Heizanord nung vorgesehen, welche vorzugsweise extern oder an zumindest einem der Bauteile Matrize, Schieber bzw. Stempel angeordnet sein kann.
Alle der oben genannten Ausführungsformen der Vorrichtung können auch in beliebigen Kombinationen miteinander zum Einsatz kommen.
Ein Verfahren zur Herstellung eines Verbundformteils mit einer mindestens einen Teil der Oberfläche des Verbundformteils umspannenden flächenhaften Struktur, vorzugsweise De korstruktur, und einer zumindest teilweise gespritzten Trägerstruktur, umfasst die Schritte: a) Bereitstellen einer Vorrichtung mit zumindest einem Stempel, einer Matrize und einem Schieber in einer Offenposition; bl) Einlegen einer noch unverbundenen flächenhaften Struktur in die Vorrichtung, so dass die flächenhafte Struktur mindestens einem Teil einer Kontur des zu erzielenden Verbundform teils entspricht; b2) optional unter Verwendung einer mit einem Umbug teilweise vorgeformten flächenhaften Struktur; cl) Überführen der Vorrichtung in eine Geschlossen-Position und Herstellung eines die Form des herzu stellenden Verbundformteils im Wesentlichen bestimmenden Hohlraums im Inneren der Vorrichtung; d) Einführen einer ungehärteten Träger Struktur in den Hohlraum; e) Abtrennen eines über den Rand des Umbugs hinausragenden Streifens der flächenhaften Struktur auf der Rückseite des Verbundformteils; f) Aushärten und anschließend g) Entformen des Verbundformteils; wobei die Schritte d) bis f) in unterschiedlicher Reihen folge und/oder zum Teil gleichzeitig durchgeführt werden können.
Zur Lösung der eingangs gestellten Aufgabe ist ein derartiges Verfahren erfindungsgemäss dadurch gekennzeichnet, dass vor und/oder während des Einführens der ungehärteten Trä gerstruktur in Schritt d) die flächenhafte Struktur im Bereich des äusseren Randes des Um bugs fixiert wird.
Durch diese Fixierung können genau definierte Umbuge auch von mehr als 90° sicher und re produzierbar erreicht werden, indem die Dekorfolie oder jede andere verwendete flächenhafte Struktur im Spritzgusswerkzeug gezielt in die Umbuggeometrie gefaltet wird. Nach dem Hin terspritzen und Entformen ist das Bauteil fertig umgebugt und beschnitten. Weitere Vorteile sind die Einsparung des Handlings zwischen Spritzgussmaschine und Umbuganlage und die damit einhergehende Verkürzung der Durchlaufzeit des Bauteiles. Aufgrund der Vermeidung von ein bis zwei Prozessschritten ist auch eine Reduzierung der Ausschussquote möglich, ebenso wie die Verbesserung der Umbugqualität, da das Dekor fest mit der Kunststoff schmelze verflossen ist und ein nachträgliches Ablösen durch Umwelteinflüsse ausgeschlos sen werden kann.
Gemäss einer vorteilhaften Variante dieses Verfahrens wird vor oder während des Einführens der ungehärteten Trägerstruktur in Schritt d) und jedenfalls vor dem Abtrennen des über den äusseren Rand des Umbugs hinausragenden Streifens der flächenhaften Dekorstruktur (2) auf der Rückseite des Verbundformteils in Schritt e) die flächenhafte Dekorstruktur (2) vollstän dig umgebugt.
Die genau definierte, reproduzierbare und exakt um beliebige Winkel mögliche Herstellung von umgebugten Rändern der flächenhaften Strukturen von Verbundformteilen wird auch dadurch wesentlich erleichtert, dass während des Schrittes cl) des Überführens der Vorrich tung in eine Geschlossen-Position und während Herstellung des die Form des herzustellenden Verbundformteils im Wesentlichen bestimmenden Hohlraums im Inneren der Vorrichtung der äussere Rand des Umbugs zwischen zwei parallel bewegten Bauteilen fixiert und mit deren Schliessbewegung mitgeführt wird.
Eine Möglichkeit für die aktive Formgebung der Dekorfolie, textiler Bahnen oder anderer flä- chenhafter Strukturen ist es, dass die flächenhafte Struktur, insbesondere der Randbereich mit dem Umbug, durch Anlegen eines Vakuums an bzw. in die Matrize bzw. den gekrümmten Bereich zwischen Matrize und Matrizenschieber angesaugt wird.
Eine andere Variante sieht dagegen vor, dass die flächenhafte Struktur, insbesondere der Randbereich mit dem Umbug, durch Anlegen eines Überdrucks an bzw. in die Matrize bzw. den gekrümmten Bereich zwischen Matrize und Matrizenschieber angedrückt wird.
Um dabei die Wirkung des angelegten Vakuums bzw. der eingebrachten Druckluft noch bes ser zur Geltung zu bringen, wird bevorzugt der Abstand zwischen den Bauteilen zumindest während des Anlegens des Vakuums und/oder des Überdrucks abgedichtet.
Gemäss einer vorteilhaften weiteren Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens wird die flächenhafte Struktur mittels zumindest eines mechanischen Elementes in den ge krümmten Bereich von Matrize und/oder Matrizenschieber gedrückt.
Unterstützend oder alternativ zu den oben genannten Varianten der Verfahren kann die flä chenhafte Struktur vor und/oder zumindest während des Umbugens erwärmt werden.
Alle genannten Verfahrens Varianten können auch in beliebigen Kombinationen eingesetzt werden. Zum besseren Verständnis der Erfindung wird diese anhand der nachfolgenden Figuren näher erläutert.
Es zeigen jeweils in stark vereinfachter, schematischer Darstellung:
Fig. la eine Ansicht eines Verbundformteils, wie er mit einer erfindungsgemässen Vor richtung hergestellt werden kann;
Fig. lb einen Schnitt durch den Verbundformteil der Fig. la entlang der Finie b-b;
Fig. 2 eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform einer erfindungsge mässen Vorrichtung in geschlossener Stellung;
Fig. 3 die Vorrichtung der Fig. 2 in ganz geöffneter Ausgangsstellung;
Fig. 4 die Vorrichtung der Fig. 2 in ganz geöffneter Ausgangsstellung, aber mit einge legter Dekorfolie als Beispiel für eine flächenhafte Struktur;
Fig. 5 die Vorrichtung der Fig. 2 im Zuge des Schliessvorganges, in teilweise geschlos senem Zustand;
Fig. 6 die Vorrichtung der Fig. 2 im Zuge des Schliessvorganges, in fast geschlossenem Zustand;
Fig. 7 die Vorrichtung der Fig. 2 in komplett geschlossenem Zustand, in welchem alle Elemente des Formwerkzeuges aneinander anliegen;
Fig. 8 eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform einer erfindungs gemässen Vorrichtung in ganz geöffneter Ausgangsstellung;
Fig. 9 die Vorrichtung der Fig. 8 in ganz geöffneter Ausgangsstellung, aber mit einge legter Dekorfolie;
Fig. 10 die Vorrichtung der Fig. 8 im Zuge des Schliessvorganges, in teilweise geschlos senem Zustand;
Fig. 11 die Vorrichtung der Fig. 8 im Zuge des Schliessvorganges, in fast geschlossenem Zustand;
Fig. 12 die Vorrichtung der Fig. 8 in komplett geschlossenem Zustand, in welchem alle Elemente des Formwerkzeuges aneinander anliegen;
Fig. 13 eine schematische Darstellung einer dritten Ausführungsform einer erfindungsge mässen Vorrichtung in ganz geöffneter Ausgangsstellung, mit eingelegter Dekor folie; Fig. 14 die Vorrichtung der Fig. 13 in weiter geöffnetem Zustand, zu Beginn des Einbla- sens von Druckluft;
Fig. 15 die Vorrichtung der Fig. 13 im Zuge des Schliessvorganges, in teilweise geschlos senem Zustand;
Fig. 16 die Vorrichtung der Fig. 13 in fast ganz geschlossenem Zustand;
Fig. 17 die Vorrichtung der Fig. 13 in komplett geschlossenem Zustand;
Fig. 18 eine schematische Darstellung einer vierten Ausführungsform einer erfindungsge- mässen Vorrichtung in ganz geöffneter Ausgangsstellung;
Fig. 19 die Vorrichtung der Fig. 18 in ganz geöffneter Ausgangsstellung, aber mit einge legter Dekorfolie;
Fig. 20 die Vorrichtung der Fig. 18 im Zuge des Schliessvorganges, in teilweise geschlos senem Zustand;
Fig. 21 die Vorrichtung der Fig. 18 in komplett geschlossenem Zustand;
Fig. 22 die Vorrichtung der Fig. 18 im Zuge des Entformungsvorganges, mit ausgefahre nem Stempelschieber;
Fig. 23 eine schematische Darstellung einer fünften Ausführungsform einer erfindungsge- mässen Vorrichtung in ganz geöffneter Ausgangsstellung;
Fig. 24 die Vorrichtung der Fig. 24 in ganz geöffneter Ausgangsstellung, aber mit einge legter Dekorfolie;
Fig. 25 die Vorrichtung der Fig. 24, während der Erwärmung der eingelegten Dekorfolie, in teilweise geschlossenem Zustand;
Fig. 26 die Vorrichtung der Fig. 24, noch immer in geöffnetem Zustand, während des An legens eines Vakuums und Umformung der eingelegten Dekorfolie; und Fig. 27 die Vorrichtung der Fig. 24 in geschlossenem Zustand, in welchem alle Elemente des Formwerkzeuges aneinander anliegen.
Einführend sei festgehalten, dass in den unterschiedlich beschriebenen Ausführungsformen gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen versehen wer den, wobei die in der gesamten Beschreibung enthaltenen Offenbarungen sinngemäß auf glei che Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen übertragen wer den können. Auch sind die in der Beschreibung gewählten Lageangaben, wie z.B. oben, un ten, seitlich usw. auf die unmittelbar beschriebene sowie dargestellte Figur bezogen und sind diese Lageangaben bei einer Lageänderung sinngemäß auf die neue Lage zu übertragen. Die Ausführungsbeispiele zeigen mögliche Ausführungsvarianten, wobei an dieser Stelle be merkt sei, dass die Erfindung nicht auf die speziell dargestellten Ausführungsvarianten dersel ben eingeschränkt ist, sondern vielmehr auch diverse Kombinationen der einzelnen Ausfüh rungsvarianten untereinander möglich sind und diese Variationsmöglichkeit aufgrund der Lehre zum technischen Handeln durch gegenständliche Erfindung im Können des auf diesem technischen Gebiet tätigen Fachmannes liegt.
Der Ordnung halber sei abschließend darauf hingewiesen, dass zum besseren Verständnis des Aufbaus Elemente teilweise unmaßstäblich und/oder vergrößert und/oder verkleinert darge stellt wurden.
Die Erfindung findet Anwendung insbesondere auf die Herstellung von hinterspritzten Ver bundformteilen 1, bei welchen eine flächenhafte Struktur 2, insbesondere eine flächenhafte Dekorstruktur wie beispielsweise eine Dekorfolie oder ein Dekorgewebe, zumindest einen Teil der Oberfläche des Verbundformteils 1 umspannt. Die Struktur 2 ist hinterspritzt mit ei ner zuerst flüssigen, dann aushärtenden Trägerstruktur 3. Die flächenhafte Struktur 2 weist am Rand des Formteils 1 einen Umbug 2a auf, der sich bis zum Rand des Verbundformteils 1, aber auch um den Rand herum, sogar bis auf die nicht mit flächenhafter Struktur 2 bedeckte Rückseite erstrecken kann. Besonders bevorzugt werden derartige Verbundformteile als Ver kleidungselemente im Innenraum von Fahrzeugen verwendet.
Die in Fig. 2 in einer ersten Ausführungsform schematisch dargestellte Vorrichtung zu Her stellung derartiger Verbundformteile umfasst mehrere in herkömmlicher Weise gegeneinan der mittels ansteuerbaren Antrieben beweglich angeordnete Formelemente, insbesondere eine Matrize 4 zur Aufnahme der flächenhaften Dekorstruktur 2 (siehe Fig. 4) in einem unverbun denen Zustand, einen Stempel 5 und einen Matrizenschieber 6. Durch Wirkung der hier bei spielhaft als fluidische Arbeitszylinder dargestellten Antriebe 7 sind der Stempel 5, die Mat rize 4 und der Matrizenschieber 6 derart relativ zueinander bewegbar angeordnet, dass sie in einem geschlossenen Zustand gemeinsam einen Hohlraum A definieren, welcher im Wesentli chen der Form des herzu stellenden Verbundformteils 1 entspricht.
Diese erste Ausführungsform einer erfindungsgemässen Vorrichtung weist weiters einen Vor- eiler 8 auf, welcher an einer Seitenwange des Stempels 5 dem Matrizenschieber 6 zugewandt angeordnet ist, vorzugsweise zumindest teilweise in eine Ausnehmung des Stempels 5 auf- nehmbar. Der Matrizenschieber 6 wiederum ist mit einem Vorsprung 9 versehen, der auf den Stempel 5 hin ragt, vorzugsweise im Bereich des oberen Randes des Voreilers 8.
Am äussersten Rand des Vorsprunges 9 des Matrizenschiebers 6 ist einen Schneide 10 ausge bildet, welche im geschlossenen Zustand der Formelemente 4, 5, 6, 8 den Abstand zwischen dem Vorsprung 9 des Matrizenschiebers 6 und dem Stempel 5, hier bevorzugt dem Voreiler 8, zu mindestens 80 % überbrückt. Die Schneide 10 kann auch derart ausgebildet sein, dass sie für eine einfache und mit geringer Belastung des umgebenden Bereiches des Verbundform teils einhergehende Ablösung des überstehenden Randstreifens 11 der Dekorstruktur 2 bevor zugt mindestens 90 %, besonders bevorzugt mindestens 95 % des Abstandes überbrückt. Die Schneide 10 kann auch in geschlossenem Zustand der Vorrichtung am gegenüberliegenden Bauteil komplett aufliegen und damit das Material der flächenhaften Struktur 2 gänzlich durchtrennen.
Anstelle einer durchgehenden Schneide 10 sind auch andere Konstruktionen möglich, bei spielsweise eine Reihe von einzelnen Stiften oder Nadeln, um eine Perforierung des Materials der flächenhaften Struktur 2 zu erzielen, wo dessen Randstreifen 11 abgetrennt werden kann.
Der Matrizenschieber 6 und der Voreiler 8 sind über ihre Antriebe in paralleler Richtung un abhängig voneinander bewegbar, insbesondere derart aufeinander zu bewegbar, dass ein Übergang zwischen dem Randstreifen 11 und dem Bereich der flächenhaften Struktur 2, die am Verbundformteil 1 verbleiben soll, zwischen diesen beiden parallel bewegbaren Bauteilen 6, 8 gegriffen, fixiert und im Zuge des Schliessens des Formwerkzeuges gezielt in beliebigem Mass umgebugt werden kann.
An der Matrize 4 ist ein gekrümmter Abschnitt 12 ausgebildet und am Matrizenschieber 6 ist ebenfalls ein gekrümmter Abschnitt 13 ausgebildet, welchen Abschnitte 12, 13 einander in geschlossenem Zustand der Vorrichtung direkt gegenüber liegen und gemeinsam einen ersten, den Umbug 2a der flächenhaften Struktur 2 definierenden gekrümmten Bereich formen. Die Schneide 10 des Matrizenschiebers 6 und die ihr gegenüberliegende Fläche des Voreilers 8 ist um die gewünschte Breite des Umbugs 2a auf der Hinterseite des Verbundformteils 1 beab- standet zu den Abschnitten 12, 13 und bildet einen zweiten Bereich, in dem der den umgebug- ten Rand der Dekorstruktur 2 zuerst fixierende und anschliessend abquetschende bzw. gänz lich durchtrennenden Bereich ausgebildet ist.
Zur Herstellung eines Verbundformteils 1 wie eingangs charakterisiert, wird die Vorrichtung in die in Fig. 3 dargestellte komplett geöffnete Stellung gebracht. Auch der Matrizenschieber 6 ist ganz nach aussen gefahren und der Voreiler 8 ist komplett vom Stempel 5 ausgefahren. Eine noch unverbundene flächenhaften Struktur 2 wird - wie in Fig. 4 dargestellt - in die Mat rize 4 der Vorrichtung eingelegt, so dass sie mindestens einem Teil einer Kontur des zu erzie lenden Verbundformteils entspricht, dabei aber mit einem Randstreifen 11 über dessen Rand übersteht. Allenfalls kann die flächenhafte Struktur 2 bereits mit einem teilweisen Umbug versehen sein.
Anschliessend erfolgt das Überführen der Vorrichtung in eine Geschlossen-Position, um da mit schliesslich einen die Form des herzustellenden Verbundformteils 1 im Wesentlichen be stimmenden Hohlraum A zwischen den Formelementen 4, 5, 6, 8 auszubilden. Eine Zwi schenstellung in diesem Bewegungsablauf ist in Fig. 5 dargestellt, mit bereits aneinander an genäherter Matrize 4 und Stempel 5, während der Matrizenschieber 6 erst zu einem geringen Teil auf den noch gänzlich ausgefahrenen Voreiler 8 hin zugefahren ist.
In weiterer Folge wird der Matrizenschieber 6 weiter auf den Stempel 5 hin bewegt und damit kommt schliesslich der Vorsprung 9 des Matrizenschiebers 6, insbesondere dessen Schneide 10, in Kontakt - oder wie oben erläutert wurde fast in Kontakt - mit dem ausgefahrenen Vor eiler 8. Das bewirkt, dass das Material der flächenhaften Struktur 2 zwischen dem Vorsprung 9 und dem Voreiler 8 gegriffen bzw. eingespannt wird (siehe Fig. 6) und während des fortge setzten Überführens der Vorrichtung in die Geschlossen-Position der äussere Rand des Um bugs 2a der flächenhaften Struktur 2 zwischen den nun parallel bewegten Bauteilen Matrizen schieber 6 und Voreiler 8 fixiert und mit deren Schliessbewegung mitgeführt wird.
Spätestens bei Erreichen der in Fig. 7 dargestellten komplett geschlossenen Stellung der Formelemente 4, 5, 6, 8 wird die noch flüssige Trägerstruktur 3 in den Hohlraum A einge bracht. Danach erfolgt, gleichzeitig oder in beliebiger Reihenfolge, das Abtrennen des über den äusseren Rand des Umbugs 2a hinausragenden Streifens 11 der flächenhaften Struktur 2 auf der Rückseite des Verbundformteils 1 und das Aushärten. Schliesslich wird die Vorrich tung wieder geöffnet, um den fertigen Verbundformteil 1 zu entformen. Wie angedeutet kön nen manche Verfahrens schritte gleichzeitig und/oder in unterschiedlicher Reihenfolge durch geführt werden.
Durch das Fixieren zwischen Matrizenschieber 6 und Voreiler 8 und das aktive Mitnehmen des geklemmten Randes der flächenhaften Struktur 2 beim Schliessen der Formelemente 4, 5, 6, 8, hier insbesondere beim gemeinsamen Einfahren von Matrizenschieber 6 und Voreiler 8 wird vor oder während des Einführens der ungehärteten Trägerstruktur 3 die flächenhafte Struktur 2 im Bereich des äusseren Randes des Umbugs 2a fixiert und jedenfalls vor dem Ab trennen des über den äusseren Rand des Umbugs 2a hinausragenden Streifens 11 der flächen haften Dekorstruktur 2 auf der Rückseite des Verbundformteils 1 vollständig umgebugt. Da mit können in einfacher Weise auch Umbuge von mehr als 90° hergestellt werden, mit genau vordefinierter Umbuggeometrie.
Eine weitere Ausführungsform einer Vorrichtung gemäss der Erfindung ist in Fig. 8 in geöff netem Zustand abgebildet. Über zumindest eine der Seite des aus Hohlraums A herausfüh rende Absaugöffnung 14 aufweist, die an eine Vorrichtung zur Luftabsaugung (nicht darge stellt) anschliessbar ist. Die dem Matrizenschieber 6 zugewandte Seitenwange des Stempels 5 ist mit einer Dichtung 15 versehen.
Zur Herstellung eines Verbundformteils 1 wird die flächenhafte Struktur 2 wie in Fig. 9 dar gestellt in die geöffnete Vorrichtung eingelegt. Auch der Matrizenschieber 6 ist ganz nach aussen vom Stempel 5 weg gefahren. Ein Randstreifen 11 der flächenhaften Struktur 2 über ragt dabei den Bereich des Hohlraums A und verläuft dabei über den Vorsprung 9 des Matri zenschiebers hinweg.
Anschliessend erfolgt das Überführen der Vorrichtung in eine Geschlossen-Position, wobei bereits mit dem Absaugen der Luft zwischen der flächenhaften Struktur 2 und der Matrize 4 durch die Absaugöffnung 14 hindurch begonnen werden kann. Eine Zwischenstellung in die sem Bewegungsablauf ist in Fig. 10 dargestellt, mit bereits aneinander angenäherter Matrize 4 und Stempel 5, während der Matrizenschieber 6 erst zu einem geringen Teil auf den Stempel 5 hin zugefahren ist. In weiterer Folge wird der Matrizenschieber 6 weiter auf den Stempel 5 hin bewegt und damit kommt schliesslich wie in Fig. 11 dargestellt der Vorsprung 9 des Matrizenschiebers 6 mit seinem Bereich unmittelbar ausserhalb der Schneide 10 - in Bezug auf den Hohlraum A gese hen - in Kontakt mit der Dichtung 15. Dadurch wird einerseits das Material der flächenhaften Struktur 2 am Übergang zwischen dem Umbug 2a und dem abzutrennenden Randstreifen 11 zwischen dem Vorsprung 9 und dem Stempel 5 gegriffen bzw. eingespannt. Andererseits wird dadurch aber auch die Wirkung des angelegten Vakuums besser zur Geltung gebracht.
Während und nach der Fortsetzung des Schliessens der Formelemente 4, 5, 6 der Vorrichtung wird das Material der flächenhaften Struktur 2 in den gekrümmten Bereich 12, 13 zwischen Matrize 4 und Matrizenschieber 6 hineingesaugt und legt sich mit dem äusseren Rand auf der Vorderseite des Verbundformteils als auch mit dem Umbug 2a an diese Formelemente 4,6 an, wobei der Randbereich unmittelbar anschliessend an den Umbug 2a weiterhin zwischen dem Matrizenschieber 6 und dem Stempel, insbesondere zwischen dem Vorsprung 9 des Matrizen schiebers 6 und der Dichtung 15 am Stempel 5 fixiert bleibt und entsprechend der Bewegung des Matrizenschiebers 6 geformt wird. Diese Stellung ist in Fig. 12 dargestellt.
Betreffend das Einbringen der noch nicht ausgehärteten Träger Struktur, das Aushärten, Ab trennen des Randstreifens 11 sowie das Entformen des fertigen Verbundformteils 1 gelten die für die erste Ausführungsform gemachten Ausführungen.
Eine beispielhafte Position für eine Absaugöffnung 14 ist in Fig. 11 und 12 an einer Position in der Matrize 4 dargestellt, die sehr weit entfernt von den gekrümmten Abschnitten 12, 13 bzw. dem Rand des Hohlraums A ist. Vorteilhafterweise liegt die Absaugöffnung 14 nahe den am stärksten gekrümmten Bereichen, wobei jedoch sichergestellt werden muss, dass kein Ma terial der Träger Struktur 3 die Absaugöffnung 14 verstopfen kann.
Eine weitere Möglichkeit für die aktive Formgebung der flächenhaften Struktur 2 in der Vor richtung im Bereich des Umbugs 2a am Rand des Verbundformteils 1 ist es auch, deren Rand bereich mittels Druckluft gegen die zur Ausbildung des Umbugs 2a vorgesehene Anordnung der gekrümmten Abschnitte 12, 13 an Matrize 4 und Matrizenschieber 6 zu drücken. Dazu ist gemäss einer weiteren, in Fig. 13 dargestellten Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung der Stempel 5 mit zumindest einer in den Hohlraum A führenden und an eine Druckluftquelle (nicht dargestellt) anschliessbare Druckluftzuführung 16 aufweist. Der Quer schnitt der Druckluftzuführungen 16 als auch der Absaugöffnungen 14 kann je nach Bedarf beliebig geformt sein. So sind runde Öffnungen möglich, aber auch Öffnungen in Form von Langlöchem, die gerade oder auch mehrfach gekrümmt sein können, ringförmige Öffnungen, etc.
Um die Wirkung der Druckluft noch besser zur Geltung zu bringen, kann an der Seitenwange des Stempels 5 wieder eine Dichtung 17 angeordnet sein. In Bezug auf den Umbug 2a, und den Kontaktbereich des Vorsprunges 9 des Matrizenschiebers 6 mit dem Stempel 5 ist die Dichtung 17 unmittelbar anschliessend und ausserhalb an der Seitenwange des Stempels 5 an geordnet.
Vorteilhafterweise ist an der Aussenseite zwischen dem Matrizenschieber 6 und dem Stempel 5 eine Spannanordnung 18 für den überstehenden Rand 11 der flächenhaften Struktur 2 vorge sehen.
Nach dem Einlegen der flächenhaften Struktur 2 in die geöffnete Vorrichtung der Fig. 13 wird die Vorrichtung geschlossen, bis der Matrizenschieber 6 trotz seiner geöffneten Stellung ent fernt vom Stempel 5 mit seinem Vorsprung 9 an der Dichtung 17 anliegt, d.h. Matrize 4 und Stempel 5 werden einander angenähert. Dann wird Druckluft durch die Druckluftzuführung 16 eingeblasen, die flächenhafte Struktur 2 wird aufgeblasen und legt sich an die Matrize 4 an, insbesondere auch im gekrümmten Randbereich 12, der einen Teil des Umbugs 2a auf nimmt (siehe Fig. 14).
Der Schliessvorgang der Formelemente 4, 5 und nun auch dem Matrizenschiebers 6 wird wei ter fortgesetzt, ebenso das Einblasen von Druckluft. Schliesslich wird nach Durchlaufen der Stellungen der Fig. 16 der komplett geschlossene Zustand der Vorrichtung erreicht, in wel chem der Matrizenschieber 6 maximal auf den Stempel 5 hin verfahren ist und die Schneide 10 am Vorsprung 9 des Matrizenschiebers 6, welche bislang nur für die Fixierung des Randes der flächenhaften Struktur 2 gesorgt hatte und diesen Rand im Zuge der Bewegung des Matri zenschiebers 6 mitgenommen und dadurch umgebugt hatte, den Randbereich 11 der flächen haften Struktur 2 abtrennt oder durch Abquetschen oder Perforieren oder ähnliche Bearbei tung zum Abtrennen vorbereitet. Während oder nach dieser Bearbeitung am Umbug 2a wird die flächenhaften Struktur 2 mit der Trägerstruktur 3 hinterspritzt. Nach dem Aushärten wird zuerst der Matrizenschieber 6 wieder in die geöffnete Stellung gefahren, anschliessend auch Matrize 4 und Stempel 5, so dass der fertige Verbundformteil 1 entformt werden kann.
Die Formung des gekrümmten Abschnittes des Umbugs 2a am Rand der flächenhaften Struk tur 2 kann auch durch eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung be wirkt werden. Diese in Fig. 18 in geöffnetem Zustand dargestellte Vorrichtung weist an der Seitenwange des Stempels 5 einen Stempelschieber 19 auf. Dieser Stempelschieber 19 ist — wie in Fig. 21 in Zusammenhang mit dem Entformen dargestellt ist - nicht parallel zum Mat rizenschieber 6 verfahrbar, sondern in zumindest einer Richtung quer zur Bewegungsrichtung des Matrizenschiebers 6.
Der Stempelschieber 19 ist an seinem oberen Rand, welcher im Bereich des Umbugs 2a der flächenhaften Struktur zu liegen kommt, mit einer in den Umbugbereich ragenden Kante 20 versehen. Anstelle einer durchgehenden Kante 20 oder Schneide könnten auch diskrete, beab- standete Vorsprünge, ähnlich einem Rechen oder Kamm mit einer Mehrzahl von Zinken, oder ähnliche und gleichartig wirkende Anordnungen vorhanden sein, oder auch Kombinationen derartiger unterschiedlicher Elemente. Allenfalls sind diese Elemente beweglich, vorzugs weise parallel zur Bewegungsrichtung des Matrizenschiebers 6 oder in anderer Richtung in den Umbugbereich hin ausfahrbar.
Nach Einlegen der flächenhaften Struktur 2 in die Matrize 4 in die komplett geöffneten Form elemente 4, 5, 6 (Fig. 19) wird die Vorrichtung einmal teilweise geschlossen, wobei bei Annä herung von Matrize 4 und Stempel 5 die Kante 20 oder gleichartig wirkende Elemente den Randbereich der flächenhaften Struktur im Bereich des gekrümmten Abschnitts 12 der Mat rize 4 halten. Beim anschliessenden Schliessvorgang - siehe dazu Fig. 20 - auch des Matri zenschiebers 6 wird der Rand der flächenhaften Struktur 2 am Vorsprung 9 bzw. einer dort ausgebildeten Schneide 10 mitgenommen und derart der Randbereich der flächenhaften Struktur 2 zum Umbug 2a geformt. Bei vollständig geschlossener Vorrichtung ragt die Kante 20 in den gekrümmten, den Umbug 2a definierenden Bereich, der durch die gekrümmten Ab schnitt 12, 13 an Matrize 4 und Matrizenschieber 6 gebildet ist. Diese Stellung ist in Fig. 21 dargestellt, wobei der Randbereich 11 aussen am Umbug 2a anschliessend zwischen der Schneide 10 des Matrizenschiebers 6 und der Oberfläche des Stempelschiebers 19 gequetscht oder abgetrennt ist.
Beim Entformen wird, wie in Fig. 22 dargestellt ist, der Stempelschieber 19 vorzugsweise entlang einer in Bezug auf die Bewegungsrichtung von Matrize 4 und Stempel 5 schrägen Richtung vom Stempel 5 weg in Richtung Matrize 4 verfahren. Das bewirkt, dass die Kante 20 nach innen hin aus dem Bereich innerhalb des Umbugs 2b herausgefahren wird und den Entformvorgang nicht behindert.
Eine weitere Ausführungsform sieht die aktive Bildung des Umbugs 2a mittels Thermofor- mung der flächenhaften Struktur vor. Die wieder für den Beginn eines Zyklus des Herstel lungsvorganges bereitgestellte Vorrichtung dafür ist in Fig. 23 dargestellt. Die Formelemente 4, 5 sind ganz geöffnet, während der Matrizenschieber 6 aber in Richtung Matrize 4 hin ge schlossen ist. An der dem Stempel 5 zugewandten Seite des Vorsprunges 9 des Matrizen schiebers 6 ist eine Dichtung 21 angeordnet.
Nach Einlegen der noch kalten flächenhaften Struktur 2 - wie in Fig. 24 dargestellt - wird ein Heizelement 22 in das Werkzeug, zwischen Matrize 4 und Stempel 5, eingebracht, beispiels weise über ein Automationssystem, einen Roboterarm oder auch manuell. Allenfalls kann ein Heizelement 22 auch im Stempel 5 eingebaut sein, allenfalls können Heizelemente 22 alterna tiv oder kumulativ in jedem der Formelemente 4, 5, 6 vorhanden sein können.
Vorteilhafterweise wird auch ein Spannrahmen 23 in das Werkzeug eingebracht oder ist ein integraler Teil davon, der die Dekorfolie 2 gegen die Dichtung 21 drückt. Auch während das oder jedes Heizelement 22 aktiviert ist, bleibt der Matrizenschieber 6, auf dessen Dichtung 21 die flächenhafte Struktur 2 mit ihrem Randbereich aufliegt, immer noch geschlossen. Durch die Wärme des Heizelementes 22 wird das Material schliesslich erweicht, was zum Anlegen an die Kontur der Matrize 4 führt, insbesondere auch im gekrümmten Umbugbereich der Ab schnitte 12, 13. Auch alle anderen Arten von definierter Herstellung des Umbugs 2a durch ak tives Fixieren und Mitführen des umgebugten Randbereiches beim Schliessen der Formele mente - wie beispielhaft in den vorhergehenden Absätzen im Zusammenhang mit den übrigen Ausführungsbeispielen der Erfindung erläutert - können durch Erweichen der flächenhaften Struktur 2 unterstützt werden. Überhaupt können alle genannten Verfahrensvarianten auch in beliebigen Kombinationen eingesetzt werden, wobei die Vorrichtungen mit Kombinationen der beschriebenen Umbug-Anordnungen ausgestattet sein können.
Beispielhaft ist in den Fig. 23 bis 27 eine Absaugöffnung 14 in der Matrize 4 dargestellt, wo bei durch Anlegen eines Unterdrucks die Umformung der Struktur 2 insbesondere im eigentli chen Umbugbereich unterstützt wird, indem der Randbereich der flächenhaften Struktur in den gekrümmten Abschnitt 12, 13 hineingesaugt wird und sich an die Wandung der Matrize 4 und des Matrizenschiebers 6 anlegt.
Schliesslich werden die Formelement 4, 5, 6 geschlossen, wobei gegebenenfalls der Matrizen schieber 6 nochmals leicht geöffnet werden kann, und es wird die Vorrichtung in die Stellung der Fig. 27 gebracht. Anschliessend werden in beliebiger Reihenfolge der Randbereich 11 der flächenhaften Struktur 2 durch Abquetschen oder Abschneiden mittels der Schneide 10 am Stempel 5 oder vollständiges Durchtrennen durch die Schneide abgetrennt und die Trä gerstruktur 3 in nicht ausgehärtetem Zustand in den Hohlraum zwischen den Formelementen 4, 5, 6 eingebracht. Bei bestimmten Varianten des Verfahrens wird der Randbereich zur Bil dung des Umbugs 2a beim Schliessvorgang durch die Reibung an der Dichtung 21 fixiert und aktiv unter Bildung des Umbugs bei der Schliessbewegung des Matrizenschiebers 6 mitge führt.
Durch die bei allen erfindungsgemässen Ausführungsformen vorgesehen Fixierung des Rand bereichs der flächenhaften Struktur an zumindest einem der Formelemente 4, 5, 8 oder zwi schen zwei Formelementen 6, 8 können genau definierte Umbuge auch von mehr als 90° si cher und reproduzierbar erreicht werden, indem der Rand der Struktur 2 im Spritzgusswerk zeug gezielt in die Umbuggeometrie gefaltet wird. Diese wird vorzugsweise durch die ge krümmt ausgebildeten Abschnitte 12, 13 an den Formelementen, insbesondere der Matrize 4 und dem Matrizenschieber 6, definiert. Nach dem Hinterspritzen und Entformen ist das Ver bundformteil 1 fertig umgebugt und beschnitten. Bezugszeichenaufstellung
1 Verbundformteil
2 Flächenhafte Struktur a Umbug
3 Trägerstruktur
4 Matrize
5 Stempel
6 Matrizenschieber
7 Antrieb
8 Voreiler
9 Vorsprung Matrizenschieber 0 Schneide Matrizenschieber 1 Randstreifen 2 Gekrümmter Abschnitt Matrize 3 Gekrümmter Abschnitt Matrizen schieber 4 Absaugöffnung Matrize 5 Dichtung Stempel 6 Druckluftzuführung 7 Dichtung Stempel 8 Spannanordnung 9 Stempelschieber 0 Kante Stempelschieber 1 Dichtung Matrizenschieber 2 Externes Heizelement 3 Spannelement A Formhohlraum

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Vorrichtung zur Herstellung eines Verbundformteils (1) mit einer mindestens ei nen Teil des Verbundformteils, insbesondere einen Teil der Oberfläche des Verbundformteils, umspannenden flächenhaften Struktur (2), insbesondere flächenhaften Dekorstruktur, und ei ner zumindest teilweise gespritzten Trägerstruktur (3), umfassend eine Matrize (4) zur Auf nahme der flächenhaften Struktur (2) in einem unverbundenen Zustand, einen Stempel (5) und einen Matrizenschieber (6), wobei Stempel (5), Matrize (4) und Matrizenschieber (6) derart relativ zueinander bewegbar angeordnet sind, dass sie in einem geschlossenen Zustand ge meinsam einen Hohlraum (A) definieren, welcher im Wesentlichen der Form des herzustel lenden Verbundformteils (1) entspricht, dadurch gekennzeichnet, dass durch zumindest einen und/oder an mindestens einem Bereich eines der Bauteile Matrizen schieber (6), Stempel (5) bzw. Matrize (4) eine Umbug- Anordnung mit einem ersten, den Umbug definierenden gekrümmten Bereich (12, 13) und mit einem davon beabstandeten zweiten, den umgebugten Rand der Dekorstruktur fixierenden und/oder abquetschenden bzw. gänzlich durchtrennenden Bereich (8, 9, 10, 15, 17, 20, 21) ausgebildet ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im zweiten Bereich (8, 9, 10, 15, 17, 20, 21) mindestens einer der Bauteile Matrizenschieber (6), Stempel (5) oder Matrize (4), vorzugsweise der Matrizenschieber (6), eine Schneide (10) aufweist, welche im geschlossenen Zustand einen Abstand zwischen einem gegenüberliegenden Bauteil zu min destens 80 %, bevorzugt mindestens 90 %, besonders bevorzugt mindestens 95 % bis nahezu zur Kontaktierung der gegenüberliegenden Fläche, überbrückt.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass Matrize (4) und Schieber (6) im geschlossenen Zustand zusammen den ersten, den Umbug definierenden Bereich (12, 13) des Hohlraums (A) bilden und auf einem dem Stempel (5) zugewandten, vor zugweise vor springenden, Rand (9) des Schiebers (6) die Schneide (10) ausgebildet ist.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Stempel (5) im dem Matrizenschieber (6) zugewandten Bereich seiner Seitenwange ein in paralleler Richtung zum Matrizenschieber (6) bewegliches Element aufweist.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Matrize (4) zumindest eine aus dem Hohlraum (A) herausführende Absaugöffnung (14) aufweist, die an eine Vorrichtung zur Luftabsaugung anschliessbar ist.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Stempel (5) zumindest eine in den Hohlraum (A) führende und an eine Druckluftquelle anschliessbare Druckluftzuführung (16) aufweist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass an der Sei tenwange des Stempels (5) unmittelbar anschliessend an die Kontaktstelle mit dem Matrizen schieber (6) an der Aussenseite des Hohlraums (A) eine Dichtung (17) angebracht ist.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Stempel (5) im Matrizenschieber (6) zugewandten Bereich seiner Seitenwange ein in pa ralleler Richtung zur Matrize (4) bewegliches Element (19) aufweist, welches eine in den Umbugbereich (12, 13) ragende Kante (20) oder Anordnung von parallelen Fingern aufweist, welche allenfalls in Richtung des gekrümmten Bereiches (12, 13) ausfahrbar sind.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine Heizanordnung (22) für die flächenhafte Struktur (2) vorgesehen ist, allenfalls an zumin dest einem der Bauteile Matrize (4), Matrizenschieber (6) bzw. Stempel (5).
10. Verfahren zur Herstellung eines Verbundformteils (1) mit einer mindestens ei nen Teil der Oberfläche des Verbundformteils umspannenden flächenhaften Struktur (2), vor zugsweise Dekorstruktur, und einer zumindest teilweise gespritzten Trägerstruktur (3), umfas send die Schritte: a) Bereitstellen einer Vorrichtung mit zumindest einem Stempel (5), einer Matrize (4) und ei nem Matrizenschieber (6) in einer Offenposition; bl) Einlegen einer noch unverbundenen flächenhaften Struktur (2) in die Vorrichtung, so dass die flächenhafte Struktur mindestens einem Teil einer Kontur des zu erzielenden Verbund formteils (1) entspricht; b2) optional unter Verwendung einer mit einem Umbug teilweise vorgeformten flächenhaften Struktur (2); cl) Überführen der Vorrichtung in eine Geschlossen-Position und Herstellung eines die Form des herzu stellenden Verbundformteils (1) im Wesentlichen bestimmenden Hohlraums (A) im Inneren der Vorrichtung; d) Einführen einer ungehärteten Träger Struktur (3) in den Hohlraum; e) Abtrennen eines über den äusseren Rand des Umbugs hinausragenden Streifens (11) der flächenhaften Struktur (2) auf der Rückseite des Verbundformteils (1); f) Aushärten und anschließend g) Entformen des Verbundformteils (1); wobei die Schritte d) bis f) in unterschiedlicher Rei henfolge und/oder zum Teil gleichzeitig durchgeführt werden können; dadurch gekennzeichnet, dass vor und/oder während des Einführens der ungehärteten Träger Struktur (3) in Schritt d) die flä chenhafte Struktur (2) im Bereich des äusseren Randes des Umbugs (2a) fixiert wird.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass vor oder während des Einführens der ungehärteten Trägerstruktur in Schritt d) und jedenfalls vor dem Abtren nen des über den äusseren Rand des Umbugs (2a) hinausragenden Streifens (11) der flächen haften Dekorstruktur (2) auf der Rückseite des Verbundformteils (1) in Schritt e) die flächen hafte Struktur (2) vollständig umgebugt wird.
12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass während des Schrittes cl) des Überführens der Vorrichtung in eine Geschlossen-Position und während Herstellung des die Form des herzustellenden Verbundformteils (1) im Wesentlichen bestim menden Hohlraums (A) im Inneren der Vorrichtung der äussere Rand des Umbugs (2a) zwi schen zwei parallel bewegten Bauteilen fixiert und mit deren Schliessbewegung mitgeführt wird.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die flächenhafte Struktur (2), insbesondere der Randbereich mit dem Umbug (2a), durch An legen eines Vakuums an bzw. in die Matrize (4) bzw. den gekrümmten Bereich (12, 13) zwi schen Matrize (4) und Matrizenschieber (6) angesaugt wird.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die flächenhafte Struktur (2), insbesondere der Randbereich mit dem Umbug (2a), durch An legen eines Überdrucks an bzw. in die Matrize (4) bzw. den gekrümmten Bereich zwischen Matrize (4) und Matrizenschieber (6) angedrückt wird.
15. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand zwischen den Bauteilen zumindest während des Anlegens des Vakuums und/oder des Über drucks abgedichtet wird.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die flächenhafte Struktur (2) mittels zumindest eines mechanischen Elementes (20) in den ge krümmten Bereich von Matrize (4) und/oder Matrizenschieber (6) gedrückt wird.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die flächenhafte Struktur (2) vor und/oder zumindest während des Umbugens erwärmt wird.
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